CN101411050B - 电力变换装置及其装配方法 - Google Patents

Abstract

提供一种电力变换装置，其降低主电路电感，抑制浪涌电压，并且构成为元件被恰当地冷却，同时使装置整体小型、轻量化，进而使制造时、维修时的操作性好。由IGBT模块(1)、(2)以及耦合二极管模块(5)、安装这些模块的冷却板(9)、连接到各模块上的层叠母线(11)构成正侧臂单元(100)，由IGBT模块(3)、(4)以及耦合二极管模块(6)、安装这些模块的冷却板(10)、连接到各模块上的层叠母线(12)构成负侧臂单元(101)，利用层叠母线(13)将两层叠母线(11)、(12)和电容器(7)、(8)进行连接。两冷却板(9)、(10)配置成平行地、使安装面方向相同。

Description

电力变换装置及其装配方法

技术领域

本发明涉及一种使用电力用半导体元件的电力变换装置的安装技术，特别是涉及降低主电路电感且使装置小型、轻量化的技术。 

 背景技术

作为现有电力变换装置的结构，例如表示在专利文献1中。该文献涉及所谓3电平电力变换装置，如其图1所示，在冷却板的一面安装有构成正侧臂的第1开关元件、第2开关元件和第1耦合二极管(coupling diode)，在相反面安装有构成负侧臂的第3开关元件、第4开关元件和第2耦合二极管。各开关元件、耦合二极管、作为直流电源的电容器的电连接使用了将母线夹着绝缘物重叠的层叠母线，作为概要整体构成为“コ”字状。 

作为其它现有电力变换装置的结构，表示在专利文献2的图3中。图中表示有所谓2电平电力变换装置，单臂是串联连接了3个开关元件的结构。正侧臂和负侧臂的开关元件配置成连接面相互相反，在各开关元件上装有冷却板。开关元件和向直流电源侧的电连接使用了将母线夹着绝缘物重叠的层叠母线，与专利文献1相同，作为概要整体构成为“コ”字状。 

并且，作为其它现有电力变换装置的结构，表示在专利文献3的图4中。图中表示有由变换器(converter)、逆变器(inverter)构成的2电平电力变换装置。在1个冷却板上安装1相的、即正侧臂的开关元件和负侧臂的开关元件并单元化，将各单元(各相)重叠配置使得冷却板平行。 

专利文献1：日本特开平10-201249号公报 

专利文献2：USP5835362号公报 

专利文献3：日本特开2004-96832号公报 

发明内容

在通过如上所述的开关元件的导通、关断进行直流-交流等电力变换的电力变换装置中，断开开关元件时通过断开时的电流变化和主电路电感，向断开的元件施加浪涌电压。当浪涌电压高时还存在导致元件破坏的可能性，需要抑制该浪涌电压。由于浪涌电压根据主电路的电感而变高，因此抑制电感对降低浪涌电压是有效的。此外，作为浪涌电压的抑制方法，已知有利用由电容等构成的缓冲电路来吸收浪涌电压的方法，但是缓冲电路的提要存在导致装置大型化、可靠性下降的问题。 

另外，称作开关元件、耦合二极管的电力半导体元件在通电时、切换时产生电力损耗。产生的损耗使用冷却板等进行吸收，但是在元件损耗大的情况、或者冷却板的冷却能力低的情况下，元件温度变得过高从而还存在导致元件破坏的可能性，因此需要恰当地构成冷却板使得元件温度不会变得过高。 

在专利文献1所示的电力变换装置中，电连接使用了将母线夹着绝缘物重叠的层叠母线，认为电感变低，但是用一个冷却板冷却正侧、负侧臂的开关元件和耦合二极管。因此，利用元件的损耗、冷却板的冷却性能，难以冷却全部元件。另外，在一个冷却板上安装有正侧、负侧臂的开关元件和耦合二极管，因此操作单位变大，制造时、维修时的操作性变差。 

另外，在专利文献2的图3所示的电力变换装置中，每个元件都具备冷却板，但是如图中所示，设置了正侧臂和负侧臂电极的一侧例如需要与收纳箱之间确保必要的电绝缘距离，另一方面，安装正侧臂的冷却板和安装负侧臂的冷却板之间不需要电绝缘，但是由于冷却器的结构(例如风扇、热交换器、固定到装置等)而不能紧贴，因此其间的空间变成闭死空间(dead space)，装置整体变大。 

另外，在专利文献3所示的电力变换装置中，通过每相都单元化、  并将单元设为层叠结构，能够提高装置的安装密度，使装置整体小型、轻量化，并且存在制造时、维修时的操作性变好的可能性。但是，例如在3电平的情况等，没有示出其它结构。另外，虽有低电感的记述，但是没有示出元件附近的具体电连接方法。 

本发明是为了解决如上所述的问题所作出的，其目的在于提供一种电力变换装置，其降低主电路电感，抑制浪涌电压，并且构成为元件被恰当地冷却，同时使装置整体小型、轻量化，进而使在制造时、维修时的操作性好。 

与第1发明有关的电力变换装置，具备连接到交流端子和直流电源的正极端子之间来构成正侧臂的半导体元件、和连接到交流端子和直流电源的负极端子之间来构成负侧臂的半导体元件，通过半导体元件的导通关断动作，在直流电源和交流端子之间进行电力变换，该电力变换装置的特征在于，具备： 

第1冷却板，其安装了构成正侧臂的半导体元件；安装了构成负侧臂的半导体元件的第2冷却板，其配置成与该第1冷却板平行地、安装面方向相同；以及将导电性的母线夹着绝缘物重叠而成的层叠母线，其将构成正侧臂的半导体元件和直流电源之间、构成负侧臂的半导体元件和直流电源之间、以及构成正侧臂的半导体元件和构成负侧臂的半导体元件之间进行连接。 

与第2发明有关的电力变换装置，作为构成正侧臂的半导体元件具备：连接到直流电源的正极端子和U相交流端子之间的U相正侧开关元件、连接到直流电源的正极端子和V相交流端子之间的V相正侧开关元件、和连接到直流电源的正极端子和W相交流端子之间的W相正侧开关元件， 

作为构成负侧臂的半导体元件具备：连接到直流电源的负极端子和U相交流端子之间的U相负侧开关元件、连接到直流电源的负极端子和V相交流端子之间的V相负侧开关元件、和连接到直流电源的负极端子和W相交流端子之间的W相负侧开关元件， 

通过开关元件的导通关断动作，向3相的U相、V相、W相交  流端子输出直流电源的正极端子以及负极端子的2电平的电位， 

该电力变换装置的特征在于，具备： 

第1冷却板，其安装了U、V、W3相中的任意1相的正侧及负侧开关元件以及其它2相中的任意1相的正侧或者负侧开关元件；第2冷却板，其配置成与该第1冷却板平行地、安装面方向相同，且安装了上述其它2相中的任意1相的没有安装在第1冷却板上的负侧或者正侧开关元件以及上述其它2相中的另一相的正侧及负侧开关元件；以及将导电性的母线夹着绝缘物重叠而成的层叠母线，其将构成正侧臂的开关元件和直流电源之间、构成负侧臂的开关元件和直流电源之间、以及构成正侧臂的半导体元件和构成负侧臂的半导体元件之间进行连接。 

与第3发明有关的电力变换装置的装配方法，具备：第1步骤，将安装在第1冷却板上的半导体元件和第1层叠母线进行连接；第2步骤，将安装在第2冷却板上的半导体元件和第2层叠母线进行连接；以及第3步骤，在第1以及第2步骤后，将第1以及第2层叠母线的连接部和第3层叠母线进行连接。。 

根据第1发明，正侧臂的半导体元件和负侧臂的半导体元件由各自的冷却板冷却，因此与用一个冷却板冷却正侧、负侧臂的半导体元件的情况相比，在半导体元件的损耗大的情况、冷却器能力不足的情况下也能够恰当地冷却。 

另外，冷却板之间为了元件配置、绝缘距离而预先相隔着，能够构成为没有闭死空间，另一冷却板的外部例如能够紧贴在收纳箱上，因此作为整体能够使装置小型、轻量化。 

另外，由于是将正侧臂和负侧臂安装在不同冷却板上的结构，因此不需要必须使正侧臂元件和负侧臂元件邻接，与对每相进行安装的情况相比，可采用结构的自由度得到提高。 

并且，用层叠母线将构成正侧臂的开关元件和直流电源之间、构成负侧臂的开关元件和直流电源之间、以及构成正侧臂的半导体元件和构成负侧臂的半导体元件之间进行连接，因此能够确实地降低这些  连接部分中的电感。 

根据第2发明，在除了1相之外的其它2相中，能够使正侧开关元件和负侧开关元件相邻地进行配置，因此作为整体降低了电感。 

根据第3发明，能够按各冷却板的每个冷却板单独执行半导体元件向冷却板的安装以及这些半导体元件和层叠母线之间的连接作业，因此制造时、维修时的操作性得到提高。 

附图说明

图1是本发明实施方式1的电力变换装置的电路图。 

图2是表示本发明实施方式1的电力变换装置的结构的图。 

图3是表示图2的层叠母线11的连接结构的立体图。 

图4是表示图2的层叠母线12的连接结构的立体图。 

图5是表示图2的层叠母线13的连接结构的立体图。 

图6是表示图1中的换流环(commutating loop)的电路图。 

图7是表示图2的结构中的换流环的图。 

图8是表示本发明实施方式2的电力变换装置的结构的图。 

图9是表示图8的层叠母线26的连接结构的立体图。 

图10是表示图8的结构中的换流环的图。 

图11是本发明实施方式3的电力变换装置的电路图。 

图12是表示本发明实施方式3的电力变换装置的结构的图。 

图13是表示图12的层叠母线41的连接结构的立体图。 

图14是表示图12的层叠母线42的连接结构的立体图。 

图15是表示图12的层叠母线43的连接结构的立体图。 

图16是表示图11中的换流环的电路图。 

图17是表示图12的结构中的换流环的图。 

图18是表示本发明实施方式4的电力变换装置的结构的图。 

图19是表示图18的层叠母线57的连接结构的立体图。 

图20是表示图18的层叠母线58的连接结构的立体图。 

图21是表示图18的层叠母线59的连接结构的立体图。

图22是表示图18的结构中的换流环的图。 

图23是本发明实施方式5的电力变换装置的电路图。 

图24是表示本发明实施方式5的电力变换装置的结构的立体图。 

具体实施方式

下面使用附图说明本发明的实施方式。 

实施方式1. 

图1中表示由本实施方式1构成的电力变换装置的1相的电路图。本实施方式1涉及在具有正极(P)、负极(N)、中间电位(C)三个电位的直流电源和交流之间的电力变换中使用的3电平电力变换装置。此外，下面在全部的实施例中，作为半导体元件的开关元件使用了IGBT模块，但只要是MOSFET等具有开关功能的半导体元件就能够构成。 

在正极(P)和负极(N)之间串联连接有作为第1开关元件的IGBT模块1、作为第2开关元件的IGBT模块2、作为第3开关元件的IGBT模块3、以及作为第4开关元件的IGBT模块4，IGBT模块2和IGBT模块3的连接点连接在交流端子(AC)上。另外，在IGBT模块1和IGBT模块2的连接点、与中间电位(C)之间连接有作为第1耦合二极管的耦合二极管模块5，在IGBT模块3和IGBT模块4的连接点、与中间电位(C)之间连接有作为第2耦合二极管的耦合二极管模块6。电容器7、电容器8串联连接而构成直流电源，具备正极(P)、负极(N)、输出中间电位(C)的端子。 

图2中表示作为本实施方式1的电力变换装置的结构。图中示出1相的3电平电力变换装置，由正侧臂单元100、负侧臂单元101、第3层叠母线13以及电容器7、8构成。正侧臂单元100由IGBT模块1和耦合二极管模块5及IGBT模块2、安装这些各模块的第1冷却板9、以及连接在各模块上的第1层叠母线11构成。负侧臂单元101由IGBT模块3和耦合二极管模块6及IGBT模块4、安装这些各模块的第2冷却板10、以及连接在各模块上的第2层叠母线12构成。

并且，正侧臂单元100和负侧臂单元101重叠配置成使冷却板9和10平行、在冷却板9、10的相同面安装模块，冷却板9和负侧臂单元101的模块端子连接部之间相隔使得其间具有合适的绝缘距离。冷却板9、10是用于将模块的发热释放到外部的单元，使用利用了液体的循环、沸腾等的单元。另外，在本结构中在一个冷却板上安装有3个模块，但是也可以如专利文献2那样在每个元件上设置冷却板。 

正侧臂单元100和负侧臂单元101通过层叠母线13被电连接。层叠母线13是将形成平面状导体所作出的母线夹着绝缘物重叠而得到的。 

接着，使用图3～图5详细说明层叠母线11、12、13的构造以及连接结构。图3是用于说明构成正侧臂单元100的模块1、2、5和层叠母线11的连接的立体图，使母线之间隔开而进行记载。此外，下面在全部的层叠母线中虽都没有图示，但是母线之间设置有绝缘物，相互绝缘。另外，设置在母线上的小的开孔部是用于连接的，大的开孔部是为了与相邻母线的连接部绝缘而设置的。 

层叠母线11将正侧臂单元100的各模块1、2、5的电位导出到位于向直流电源连接的方向(在图3中是右前方向)上的连接部，该层叠母线11是重叠母线14、15、16、17而构成的。并且，如图3所示，与层叠母线13连接的母线14、16、17在连接部处弯曲成直角而形成为L字状。 

母线14是连接在交流端子(AC)侧的母线，连接在作为IGBT模块2的负极电极的发射极电极(E2)上。母线15将IGBT模块1的发射极电极(E1)、作为耦合二极管模块5的负极电极的阴极电极(K1)、作为IGBT模块2的正极电极的集电极电极(C2)之间进行连接。母线16是连接在正极(P)上的母线，连接在IGBT模块1的集电极电极(C1)上。母线17是连接在中间电位(C)上的母线，连接在作为耦合二极管模块5的正极电极的阳极电极(A1)上。 

图4是用于说明构成负侧臂单元101的模块3、4、6和层叠母线12之间的连接的立体图。层叠母线12将负侧臂单元101的各模块3、  4、6的电位导出到位于向直流电源连接的方向(在图4中是右前方向)上的连接部，该层叠母线是重叠母线18、19、20、21而构成的。并且，如图4所示，与层叠母线13连接的母线18、20、21在连接部处向与正侧臂单元100的层叠母线11相同的方向弯曲成直角而形成为L字状。 

母线18是连接在交流端子(AC)侧的母线，与IGBT模块3的集电极电极(C3)连接。母线19将IGBT模块3的发射极电极(E3)、耦合二极管模块6的阳极电极(A2)、以及IGBT模块4的集电极电极(C4)之间进行连接。母线20是连接在负极(N)上的母线，连接在IGBT模块4的发射极电极(E4)上。母线21是连接在中间电位(C)上的母线，连接在耦合二极管模块6的阴极电极(K2)上。 

图5是用于说明正侧臂单元100、负侧臂单元101和层叠母线13之间的连接的立体图。层叠母线13形成为与层叠母线11、12的连接部平行的平面形状，由母线22、23、24、25构成。 

母线22与层叠母线11的正极连接部(P)连接，母线23连接在层叠母线11和层叠母线12的中间电位连接部(C)上，母线24与层叠母线12的负极连接部(N)连接。另外，如图2所示，母线22连接在电容器7的正极(P)上，母线23连接在电容器7和电容器的连接点即中间电位(C)上，母线24连接在电容器8的负极(N)上。母线25是将层叠母线11和层叠母线12的交流连接部(AC)之间进行连接的母线，如图2所示，向交流端子(AC)输出。此外，在图2中，将层叠母线11、12和层叠母线13的交流连接部作为交流端子而向交流端子(AC)输出，但是也可以另外在母线25上设置向交流端子(AC)输出的端子。 

另外，以上，正侧臂单元100的母线14、负侧臂单元的母线18、以及连接它们的母线25由各自的母线构成，但是也可以构成为一体。但是，这种情况下，不会有对每个臂进行单元化的优点。 

此外，在装配时，装配正侧臂单元100、负侧臂单元101后连接到层叠母线13上，在拆卸时，如果相反地首先从层叠母线13拆下正  侧臂单元100、负侧臂单元101，则能够进行对每个臂进行单元化的操作，制造时、维修时的操作性得到提高。 

以上说明了1相的结构，但是在组合2相来构成单相、或者3相的电力变换装置的情况下，只要将正侧臂单元100和负侧臂单元101的组合进一步重叠构成即可。 

接着，说明能够通过本结构抑制主电路电感的情况。当主电路电感大时，伴随断开而产生的浪涌电压变高，因此抑制主电路电感成为大问题。在断开开关元件的情况下，电流换流流过二极管。浪涌电压是伴随电流变化率而产生的，因此需要抑制将电流变化的路径即断开前流过电流但是断开后不流过的路径、和断开后电流流出的路径进行连接的环(以后称作换流环)的电感。 

在3电平电力变换装置中，根据作为开关元件的IGBT模块1～4的切换存在4个换流模式。图6中表示产生换流环的电路。该图(a)表示从在P→IGBT1→IGBT2→AC的路径中流过电流的状态断开IGBT模式1从而换流到耦合二极管模块5的情况。图中以粗线表示的IGBT1→电容器7→耦合二极管5→IGBT1的换流环的电感上产生的浪涌电压被施加到IGBT模块1上。该图(b)表示从在C→耦合二极管5→IGBT2→AC的路径中流过电流的状态断开IGBT模块2从而换流到IGBT模块3、IGBT模块4的反向连接二极管的情况。图中以粗线表示的IGBT2→耦合二极管5→电容器8→IGBT4→IGBT3→IGBT2的换流环的电感上产生的电压作为浪涌电压而被施加到IGBT模块2上。 

同样地，在图6(c)、(d)中，在将IGBT模块3、IGBT模块4断开的情况下，IGBT3→IGBT2→IGBT1→电容器7→耦合二极管6→IGBT3的换流环、IGBT4→耦合二极管6→电容器8→IGBT4的换流环的电感中产生的浪涌电压被施加到IGBT模块3、IGBT模块4。因此，通过抑制这些换流环的电感能够降低浪涌电压。 

图7中表示本实施方式1中的换流环。该图是从与层叠母线的平面平行的方向观察的概要图，以粗线示出了换流环。在本结构中，各  模块的电极位置在同一平面上，因此虽然利用从与层叠母线的平面平行的方向观察的图进行了说明，但是实际上还需要考虑层叠母线11、12和层叠母线13的连接点(图5的P、C、N、AC)。为了减少该连接点的电感，在图5中一处一处地连接P、C、N、AC，但是有效的是以多点连接。此外，该连接点在从与层叠母线的平面平行的方向观察的情况下重叠，因此在图7中在以粗线示出的换流环中错开记载。 

图7的(a)、(b)、(c)、(d)分别对应于图6的(a)、(b)、(c)、(d)，是将IGBT模块1、IGBT模块2、IGBT模块3、IGBT模块4进行了转换的情况下的换流环。为了减少电感，需要极力减小该环的面积。在图中所示的结构中，由于电流流过相邻的母线，因此判断为电感变小。另外，将电流路径取短也对抑制电感有效。在图中所示的4个环中电感特别容易变大的是通过3个IGBT模块和1个耦合二极管模块的(b)、(c)情况。因此，特别是需要减少该环，元件配置也变得重要。 

例如，在同图(b)中，在将IGBT模块1和耦合二极管模块5的位置进行了替换的情况下，正侧臂、负侧臂都通过离电容器最远的模块，电流路径变长。在本次配置中，(b)、(c)的环中没有使离电容器最远的元件通过正侧臂、负侧臂两者的环，从而能够减小电感。此外，在本次结构中，按照离电容器远的顺序，在正侧臂中是以IGBT模块1、耦合二极管模块5、IGBT模块2的顺序进行配置，在负侧臂中是以IGBT模块4、耦合二极管模块6、IGBT模块3的顺序进行配置，但是也可以构成为构成该图(b)的环的IGBT模块2、IGBT模块3、IGBT模块4、耦合二极管模块5中的2个、且构成该图(c)的环的IGBT模块1、IGBT模块2、IGBT模块3、耦合二极管模块6中的2个不配置在离电容器最远的位置上。即，只要构成为使IGBT模块1和IGBT模块4为离电容器最远的位置、或者构成为使耦合二极管模块5和耦合二极管模块6为最远的位置即可。 

通过以上结构，正侧臂的模块和负侧臂的模块由各自的冷却板冷却，因此与如专利文献1那样用一个冷却板冷却正侧、负侧臂的模块  的情况相比，即使在模块的损耗大的情况、冷却器能力不足的情况下也能够恰当地冷却。另外，如专利文献2所示那样对每个模块设置了冷却板的情况下，另外例如专利文献1中即使将冷却板分到正侧臂和负侧臂，正侧臂和负侧臂的冷却板之间也由于冷却器的结构(例如风扇、热交换器、固定到装置等)而无法紧贴，因此其间的空间变成闭死空间，装置整体变大。在本实施方式1的结构中，冷却板间为了模块配置、绝缘距离而预先相隔，能够构成为没有闭死空间，因此能够使装置小型、轻量化。 

此外，在本结构中为了确保冷却板9和负侧臂单元101的模块端子连接部之间的绝缘而在空间上隔着距离，但是通过向冷却板9和负侧臂单元101的模块端子连接部之间插入绝缘片，还能够进一步使负侧臂单元101和正侧臂单元100靠近，可以是最短仅隔开与绝缘片厚度相当部分的结构。在进一步重叠多个单元来构成2相、3相的情况下，同样通过插入绝缘片，能够缩短相间距离而构成。另外，在专利文献3的图4所示的结构中，将各相的单元、电容器以及所连接的层叠母线进行连接的连接部在两方向上弯曲成L字状，在冷却板、模块厚度薄的情况、单元间的绝缘距离短的情况下，各单元的连接部相互干扰，单元间无法靠近，但是在本结构中，构成正侧臂的层叠母线11、构成负侧臂的层叠母线12与各个层叠母线13之间的连接部在相同方向上弯曲成L字状而形成，从而不会相互干扰，因此在将正侧臂单元100和负侧臂单元101之间进一步重叠、另外进一步重叠多个单元来构成2相、3相的情况下，能够缩短其相间距离而构成。 

另外，对每个臂都进行单元化，因此与如专利文献1那样将1相的部分一体化的情况相比操作单位变小，制造时、维修时的操作性得到提高。另外，通过层叠母线进行布线、并且恰当地配置模块配置，因此能够低电感地构成。 

实施方式2. 

图8表示实施方式2中的电力变换装置的结构。另外，图9是表示构成负侧臂单元102的模块3、4、6和层叠母线26的连接的立体  图。正侧臂单元100的结构与图3相同，因此省略。在本结构中，将负侧臂单元102的IGBT模块3、4以及耦合二极管模块6的各个正极电极和负极电极的配置进行了反转。即，构成为使IGBT模块3、4的集电极电极(C)、耦合二极管模块的阴极电极(K)在靠近电容器的一侧。比较图3和图9可知，通过这样构成，在构成负侧臂单元102的层叠母线26的母线28～31中能够使用与构成正侧臂单元100的层叠母线11的母线14～17相同的结构，能够减少母线的种类。 

另外，图10表示在本结构的情况下的换流环。与图7相同，该图(a)表示切换IGBT模块1的情况，该图(b)表示切换IGBT模块2的情况，该图(c)表示切换IGBT模块3的情况，该图(d)表示切换IGBT模块4的情况。在该图(a)的情况下，与先前的实施方式1相同，但是该图(b)的情况下，在实施方式1的图7所示的路径中以图7的方向通过3次IGBT模块3下侧的路径，环长度变长，与此相对，在本实施方式2中仅是1次，环长度变短，因此能够将电感抑制得低。另外，在该图(c)的情况下也同样地，通过IGBT模块3下侧的次数变少，在该图(d)的情况下通过耦合二极管模块6下侧的次数变少，环长度变短，因此能够抑制电感。 

如以上所示，在本实施方式2的结构中，由于将负侧臂单元的模块的正极电极和负极电极的配置进行了反转，因此能够使连接在正侧臂上的母线和连接在负侧臂上的母线的形状相同，能够减少母线的种类。另外，换流路径的环长度变短，因此能够抑制主电路电感。 

此外，在本实施方式2中将负侧臂的全部模块进行了反转，但是例如只反转了IGBT模块3的情况下、只反转了耦合二极管模块6的情况下也能够得到抑制电感的效果。 

实施方式3. 

图11表示在本实施方式3中构成的电力变换装置的电路图。本实施方式3涉及在具有正极(P)、负极(N)2个电位的直流电源和交流之间的电力变换中使用的2电平电力变换装置，示出了交流侧具有U相、V相、W相这3相的情况。在正极(P)和负极(N)之间，  对于U、V、W相，作为半导体元件的开关元件将IGBT模块32、34、36和IGBT模块33、35、37串联连接，IGBT模块32、34、36和IGBT模块33、35、37的连接点连接在交流端子(U、V、W)侧。电容器38构成直流电源，具有输出正极(P)、负极(N)的端子。 

图12表示作为本实施方式3的电力变换装置的结构。图中示出3相的2电平电力变换装置，由正侧臂单元200、负侧臂单元201、第3层叠母线43和电容器38构成。正侧臂单元200由U相IGBT模块32、V相IGBT模块34、W相IGBT模块36、安装这些模块的第1冷却板39和连接在各模块上的第1层叠母线41构成，负侧臂单元201由U相IGBT模块33、V相IGBT模块35、W相IGBT模块37、连接这些模块的第2冷却板40和连接在各模块上的第2层叠母线42构成。正侧臂单元200的模块从离电容器38远的一侧以U相、V相、W相的顺序配置，与此相对，负侧臂单元201的模块从离电容器38远的一侧以W相、V相、U相的顺序配置。 

正侧臂单元200和负侧臂单元201被重叠配置成使冷却板39和40平行、在冷却板39、40的相同面安装模块，冷却板39和负侧臂单元201的模块端子连接部相隔为在其间具有合适的绝缘距离。冷却板39、40用于将模块的发热释放到外部，使用利用了液体的循环、沸腾等的机构。另外，在本结构中，在一个冷却板上安装了3个模块，但是也可以如专利文献2那样对每个元件设置冷却板。 

正侧臂单元200和负侧臂单元201通过层叠母线43被电连接。层叠母线43是将形成平面状的导体而作成的母线夹着绝缘物重叠得到的。 

接着，使用图13～图15详细说明层叠母线41、42、43的构造以及连接结构。图13是用于说明构成正侧臂单元200的模块32、34、36和层叠母线41的连接的立体图，使母线之间隔开而进行记载。层叠母线41将正侧臂单元200的各模块32、34、36的电位导出到位于向直流电源连接的方向(在图13中是右前方向)上的连接部，该层叠母线41是重叠母线44、45、46、47而构成的。并且，如图13所  示，与层叠母线43连接的母线44、45、46、47在连接部处弯曲成直角而形成为L字状。 

母线44是连接在正极(P)上的母线，连接在U、V、W相的正侧臂的IGBT模块32、34、36的集电极电极(Cu、Cv、Cw)上。母线45、46、47是分别与交流端子(U、V、W)连接的母线，与IGBT模块32、34、36的发射极电极(Eu、Ev、Ew)连接。 

图14是用于说明构成负侧臂单元201的模块33、35、37和层叠母线42的连接的立体图，使母线之间隔开而进行记载。层叠母线42将负侧臂单元201的各模块37、35、33的电位导出到位于向直流电源连接的方向(在图14中是右前方向)上的连接部，该层叠母线是重叠母线48、49、50、51而构成的。并且，如图14所示，与层叠母线43连接的母线48、49、50、51在连接部处向与正侧臂单元200的层叠母线41相同的方向弯曲成直角而形成为L字状。 

母线48是连接在负极(N)上的母线，连接在U、V、W相的负侧臂的IGBT模块33、35、37的发射极电极(Eu、Ev、Ew)上。母线49、50、51是分别与交流端子(W、V、U)连接的母线，与IGBT模块37、35、33的集电极电极(Cw、Cv、Cu)连接。 

图15是用于说明正侧臂单元200、负侧臂单元201和层叠母线43的连接的立体图。层叠母线43形成为与层叠母线41、42的连接部平行的平面形状，将母线52～56重叠而构成。 

母线52与层叠母线41的正极连接部(P)连接，母线53与层叠母线42的负极连接部(N)连接。另外，如图12所示，母线52连接在电容器38的正极(P)上，母线53连接在负极(N)上。母线54、55、56是将层叠母线41和层叠母线42的交流连接部(U、V、W)之间进行连接的母线，如图12所示，向交流端子(U、V、W)输出。此外，在图12中，从层叠母线41、42和层叠母线43的交流连接部向交流端子(U、V、W)输出，但是也可以另外在母线54、55、56上设置向交流端子(AC)输出的端子。 

图16表示产生3相2电平电力变换装置的换流环的电路。用(a)、  (b)、(c)表示U相、V相、W相的换流环。在2电平电力变换装置中，在断开正侧臂的IGBT模块32、34、36而换流到负侧臂的IGBT模块33、35、37的二极管上的情况下，以图中箭头所示的IGBT模块32、34、36→电容器38→IGBT模块33、35、37→IGBT模块32、34、36的换流环产生浪涌电压。因此，需要抑制该换流环的电感。在断开了负侧臂的IGBT模块的情况下，虽然在模块内部是通过IGBT还是二极管、浪涌被施加的IGBT模块是正侧还是负侧这点有不同，但是模块外侧的环是相同的。 

图17表示本实施方式3中的换流环。图是从与层叠母线的平面平行的方向观察的概要图，用粗线示出了换流环。该图(a)是U相的换流环，该图(b)是V相的换流环，该图(c)是W相的换流环。在母线中使用了层叠母线，因此电流通过邻近的母线之间，环面积变小，电感被抑制。另外，在本构造中，关于IGBT模块的配置，在正侧臂单元200中从离电容器侧远的一方设为U相、V相、W相，在负侧臂单元201中从离电容器侧远的一方设为W相、V相、U相，因此环长度在U相、V相、W相中大致相同，能够使电感大致相同。另外，相比于将U相的模块和正侧臂、负侧臂一起配置成离电容器最远的情况，能够减小电感。 

此外，在本实施方式3中也与先前的实施方式2同样地，如果构成为将正侧臂单元200、或者负侧臂单元201的模块反转为使其集电极电极和发射极电极的配置相反、并与层叠母线43恰当连接，则能够将层叠母线41和层叠母线42设为相同形状。 

如以上所示，正侧臂的模块和负侧臂的模块被各自的冷却板冷却，因此相比于如专利文献1那样用一个冷却板冷却正侧、负侧臂全部模块的情况，即使在模块的损耗大的情况、冷却器能力不足的情况下也能够适当地进行冷却。另外，在如专利文献2所示的结构中，正侧臂和负侧臂的冷却板之间由于冷却器的结构(例如风扇、热交换器、固定到装置等)而无法紧贴，因此其间的空间变成闭死空间，装置整体变大。在本实施方式3的结构中，冷却板之间为了模块配置、绝缘  距离而预先相隔，能够构成为没有闭死空间，因此能够使装置小型、轻量化。 

另外，由于对每个臂进行了单元化，因此操作单位变小，制造时、维修时的操作性得到提高。另外，不是如专利文献3所示的每相的单元化，而是能够对每个臂进行单元化，不需要一定使正侧臂和负侧臂的模块邻接，装置结构的自由度得到提高。在本实施方式3中示出了3相的结构，但是正侧臂、负侧臂都安装一个模块来构成1相、或安装2个模块来构成2相，这都能够自由进行。另外，通过层叠母线进行布线，因此能够低电感地构成。并且，由于适当地配置了U相、V相、W相的正侧臂和负侧臂的模块配置，因此能够低电感地构成。 

实施方式4. 

图18表示实施方式4中的电力变换装置的结构。本实施方式4也与先前的实施方式3相同，涉及3相2电平电力变换装置。在实施方式3中，在U相、V相、W相的所有3相中，将正侧臂和负侧臂的IGBT模块安装在不同的冷却板上，但是在本结构中仅对V相，将正侧臂和负侧臂的IGBT模块安装在不同的冷却板上。由此，由U相正侧臂的IGBT模块32、U相负侧臂的IGBT模块33、V相正侧臂的IGBT模块34、安装它们的冷却板39、和连接到各模块上的层叠母线57构成单元202，由V相负侧臂的IGBT模块35、W相正侧臂的IGBT模块36、W相负侧臂的IGBT模块37、安装它们的冷却板40、和连接到各模块上的层叠母线58构成单元203。单元202和203通过层叠母线59被电连接。 

接着，使用图19～21详细说明层叠母线57、58、59的构造以及连接结构。图19是用于说明单元202的IGBT模块32、33、34和层叠母线57的连接的立体图，使母线之间隔开而进行记载。层叠母线57由母线60～63构成，与先前的实施例相同，在位于图19右前的连接部处弯曲为直角而形成为L字状。 

并且，U相正侧臂的IGBT模块32和V相正侧臂的IGBT模块34的集电极电极(Cup、Cvp)与向正极(P)连接的母线62连接。  U相正侧臂的IGBT模块32的发射极电极(Eup)和U相负侧臂的IGBT模块33的集电极电极(Cun)与母线60连接，并与交流端子(U)连接。U相负侧臂的IGBT模块33的发射极电极(Eun)与向负极(N)连接的母线63连接。V相正侧臂的IGBT模块34的发射极电极(Evp)与向交流端子(V)连接的母线61连接。 

图20是用于说明单元203的IGBT模块35、36、37和层叠母线58的连接的立体图，使母线之间隔开而进行记载。层叠母线58由母线64～67构成，与先前的实施例相同，在位于图20右前的连接部处弯曲为直角而形成为L字状。 

并且，W相正侧臂的IGBT模块36的集电极电极(Cwp)与向正极(P)连接的母线66连接。W相正侧臂的IGBT模块36的发射极电极(Ewp)和W相负侧臂的IGBT模块37的集电极电极(Cwn)与母线64连接，并与交流端子(W)连接。W相负侧臂的IGBT模块37的发射极电极(Ewn)和V相负侧臂的IGBT模块35的发射极电极(Evn)与具有向负极(N)连接的连接端子的母线67连接。V相负侧臂的IGBT模块35的集电极电极(Cvn)与向交流端子(V)连接的母线65连接。 

图21是用于说明单元202、单元203以及层叠母线59的连接的立体图。层叠母线59是重叠母线68、69、70而构成的。母线68、69分别连接在层叠母线57和层叠母线58的正极连接部(P)、负极连接部(N)上。另外，如图18所示，母线68连接在电容器38的正极(P)上，母线69连接在负极(N)上。母线70是将层叠母线57和层叠母线58的交流连接部(V)之间进行连接的母线，如图18所示向交流端子(V)输出。另外，U相、W相也不连接到层叠母线59，而向交流端子(U、W)输出。此外，在图18中从层叠母线57、58和母线70的交流连接部向交流端子(V)输出，但是也可以另外对母线70设置向交流端子(AC)输出的端子。 

图22表示本实施方式4的换流环。该图(a)、(b)、(c)对应于图16的换流环，分别表示U相、V相、W相。在本结构中，与  实施方式3不同，U相(a)、W相(c)的环只通过2次层叠母线和层叠母线之间的连接部。通常，层叠母线和层叠母线之间的连接部有电感变大的倾向。因此，在本结构中能够降低U相、W相的电感。另外，关于V相(b)，层叠母线和层叠母线之间的连接部与实施方式3同样地是通过4次的结构，但是V相正侧臂的IGBT模块34、V相负侧臂的IGBT模块35都配置在离电容器连接部最近的位置上，因此环长度变短，能够降低电感。 

此外，在本实施方式4中也与先前的实施方式2、3同样地，如果构成为将连接到冷却板39或者40上的模块进行反转使得集电极电极和发射极电极的配置相反、并与层叠母线59适当地连接，则能够使层叠母线57和层叠母线58为相同形状。 

如以上所示，U相的正侧臂和V相的正侧臂的模块、以及V相的负侧臂和W相的正负侧臂的模块由各自的冷却板冷却，因此相比于如专利文献1那样用一个冷却板冷却正侧、负侧臂全部模块的情况，即使在模块的损耗大的情况、冷却器能力不足的情况下也能够适当地进行冷却。另外，在如专利文献2所示的结构中，冷却板之间由于冷却器的结构(例如风扇、热交换器、固定到装置等)而无法紧贴，因此其间的空间变成闭死空间，装置整体变大。在本实施方式4的结构中，冷却板之间为了模块配置、绝缘距离而预先相隔，能够构成为没有闭死空间，因此能够使装置小型、轻量化。另外，在U相和V相的正侧臂、以及V相的负侧臂和W相中进行了单元化，因此操作单位变小，制造时、维修时的操作性得到提高。另外，不是如专利文献3所示的每相的单元化，而是在U相和V相的正侧臂、以及V相的负侧臂和W相中进行单元化，因此装置结构的自由度得到提高。另外，通过层叠母线进行布线，因此能够低电感地构成。 

另外，与先前的实施方式3相比，只将V相的正侧臂和负侧臂的IGBT模块安装在各自的冷却板上，因此不需要将实施方式3中所示的U相和W相的正侧臂和负侧臂进行连接的母线56、54，能够减少母线数量。另外，U相和W相减少了层叠母线之间的连接点，因  此能够降低电感。另外，将V相的IGBT模块配置得离电容器最近，因此能够降低电感。 

实施方式5. 

图23表示本实施方式5中的电路图。构成了使用3电平电力变换装置2相部分和3相2电平电力变换装置、并进行单相交流-直流-3相交流的电力变换的变换器-逆变器。 

图24表示实施方式5中的电力变换装置的结构。将先前的实施方式1所示的3电平电力变换装置的正侧臂单元100和负侧臂单元101的2相部分、以及先前的实施方式4所示的3相2电平电力变换装置的单元202和单元203进行相隔配置使得各冷却板平行、另外使冷却板和模块连接部的端子间的绝缘变成合适的距离。此外，实施方式1所示的层叠母线13和实施方式4所示的层叠母线59作为层叠母线71而构成为一体，3相2电平电力变换装置的单元202、203连接正极(P)和负极(N)，3电平电力变换装置的单元100、101连接正极(P)、负极(N)、中间电位(C)。电容器72在内部具有两个电容器单元，通过将其端子与正极(P)、中间电位(C)、中间电位(C)、负极(N)连接，形成成为图23的电路图的直流电源的电容器7、8。此外，在图中示出了并联连接了4个电容器的例子。 

此外，电容器在图中配置在3电平电力变换装置的单元的旁边，但是例如也可以配置在2电平电力变换装置的单元和3电平电力变换装置的单元之间，只要是用层叠母线进行连接，则也可以配置在2电平电力变换装置的单元、3电平电力变换装置的单元上。从3电平电力变换装置的单元向交流侧的连接与在实施方式1的图2中从层叠母线11、12和13的连接部作为AC而输出的情形相同，通过与层叠母线71之间的连接点来连接，2相中的一个输出成为U相，另一相为V相。从2电平电力变换单元到交流侧的连接也与实施方式4的图18同样地，从层叠母线57、58输出U、W，从层叠母线的连接部输出V相。 

通过这样的结构，安装有3电平电力变换装置的单元、2电平电  力变换装置的单元的模块的冷却板之间为了模块配置、绝缘距离而预先相隔，能够构成为无闭死空间，因此能够使装置小型、轻量化。另外，3电平电力变换装置的单元和2电平电力变换装置的单元都在一个冷却板上安装3个模块，并排配置冷却板使其平行，因此即使是3电平和2电平的组合，也能够提高模块的安装密度，使装置整体小型轻量化。另外，如果将冷却板构成为使在3电平变换装置的单元和2电平变换装置的单元中使用的模块的安装面相同、或者任何一个模块都能够安装，则3电平变换装置的单元和2电平变换装置的单元能够使用相同的冷却板。 

另外，在3电平电力变换装置的单元、2电平电力变换装置的单元中的任何一个的情况下，也如实施方式1、4中所示用层叠母线进行布线，还适当进行模块配置，因此能够抑制主电路电感。 

此外，在此组合了实施方式1的3电平电力变换装置和实施方式4的2电平电力变换装置，但是也可以组合实施方式1和2中的一个和实施方式3和4中的一个。另外，自由组合实施方式1～4的电力变换装置，来构成进行2电平3相交流-直流-2电平3相交流的变换的电力变换装置、或进行3电平3相交流-直流-2电平3相交流的变换的电力变换装置等适当组合由2电平、3电平、单相、3相等构成的电路。 

另外，在本发明的各变形例中，直流电源还具备中间端子，在正侧臂中，作为半导体元件具备安装在第1冷却板上的第1开关元件、第2开关元件以及第1耦合二极管，其中，上述第1开关元件连接到直流电源的正极端子上；上述第2开关元件与该第1开关元件串联连接，且连接到交流端子上；上述第1耦合二极管连接到第1以及第2开关元件的中间连接点和中间端子之间，在负侧臂中，作为半导体元件具备安装在第2冷却板上的第3开关元件、第4开关元件以及第2耦合二极管，其中，上述第3开关元件连接到交流端子上；上述第4开关元件与该第3开关元件串联连接，且连接到直流电源的负极端子上；上述第2耦合二极管连接到第3以及第4开关元件的中间连接点  和中间端子之间，通过开关元件的导通关断动作，向交流端子输出直流电源的正极端子、中间端子以及负极端子的3电平电位，因此能够提供一种如下的3电平电力变换装置，其降低主电路电感，抑制浪涌电压，并且具有元件被适当地冷却的结构，同时使装置整体小型、轻量化，进而使制造时、维修时的操作性好。 

另外，在从排列第1以及第2冷却板的各半导体元件的方向的一端侧导出向直流电源的连接的情况下，将第1以及第4开关元件配置在离直流电源最远的位置上，或者将第1以及第2耦合二极管配置在离直流电源最远的位置上，因此换流通路变短，电感进一步降低。 

另外，在正侧臂中，作为半导体元件具备安装在第1冷却板上的U相正侧开关元件、V相正侧开关元件以及W相正侧开关元件，其中，上述U相正侧开关元件连接到直流电源的正极端子和U相交流端子之间；上述V相正侧开关元件连接到直流电源的正极端子和V相交流端子之间；上述W相正侧开关元件连接到直流电源的正极端子和W相交流端子之间，在负侧臂中，作为半导体元件具备安装在第2冷却板上的U相负侧开关元件、V相负侧开关元件以及W相负侧开关元件，其中，上述U相负侧开关元件连接到直流电源的负极端子和U相交流端子之间；上述V相负侧开关元件连接到直流电源的负极端子和V相交流端子之间；上述W相负侧开关元件连接到直流电源的负极端子和W相交流端子之间，通过开关元件的导通关断动作，向3相的U相、V相、W相交流端子输出直流电源的正极端子以及负极端子的2电平的电位，因此能够提供一种如下的2电平电力变换装置，其降低主电路电感，抑制浪涌电压，并且具有元件被适当地冷却的结构，同时使装置整体小型、轻量化，进而使制造时、维修时的操作性好。 

另外，在从排列第1以及第2冷却板的各半导体元件的方向的一端侧导出向直流电源的连接的情况下，将相类别与配置在第1冷却板的离直流电源最远的位置上的正侧开关元件的相类别相同的负侧开关元件，配置在第2冷却板的离直流电源最近的位置上，将相类别与  配置在第1冷却板的离直流电源最近的位置上的正侧开关元件的相类别相同的负侧开关元件，配置在第2冷却板的离直流电源最远的位置上，因此换流路径在3相中大致均等。 

另外，在从排列第1以及第2冷却板的各半导体元件的方向的一端侧导出向直流电源的连接的情况下，将其它2相中的任意1相的正侧以及负侧开关元件配置在离直流电源最近的位置上，因此开关元件分到两个冷却板上安装的相的电感也被抑制得低。 

另外，使安装在第1以及第2冷却板上的半导体元件的正极电极和负极电极的配置在第1冷却板和第2冷却板中相互反向，因此能够使各层叠母线的结构相同。 

另外，在从排列第1以及第2冷却板的各半导体元件的方向的一端侧导出向直流电源的连接的情况下，层叠母线由第1层叠母线、第2层叠母线以及第3层叠母线构成，其中，上述第1层叠母线将安装在第1冷却板上的半导体元件的电位导出到位于冷却板的一端侧上的连接部；上述第2层叠母线将安装在第2冷却板上的半导体元件的电位导出到位于冷却板的一端侧上的连接部；上述第3层叠母线将第1层叠母线的连接部、第2层叠母线的连接部以及直流电源进行连接，因此通过使层叠母线分别分离，将一侧的冷却板、安装在该冷却板上的各半导体元件和连接到它们的层叠母线设为一个单元，将另一个冷却板、所安装的各半导体元件和连接到它们的层叠母线设为另一单元，从而对每个单元进行操作，因此制造时、维修时的操作性得到提高。 

另外，第1以及第2层叠母线形成为以与冷却板的相互平行的面平行的平面形状将上述半导体元件的电位导出到连接部的部分、和平面形状的连接部的部分在第1以及第2层叠母线中相互向相同的方向弯曲为直角的L字状，第3层叠母线形成为与两个连接部平行的平面形状，因此一侧的层叠母线的弯曲为L字状的连接部、和另一层叠母线的弯曲为L字状的连接部不会相互干扰，因此能够缩短由一侧的冷却板、各半导体元件、层叠母线构成的单元、和由另一冷却板、各半  导体元件、层叠母线构成的单元之间的距离。 

另外，将3电平的权利要求1～10中的任一项所述的电力变换装置和2电平的权利要求1～10中任一项所述的电力变换装置配置成使得所有的冷却板相互平行且使半导体元件的安装面方向相同，构成了进行交流-直流-交流的变换的变换器，因此即使在3电平变换单元和2电平变换单元的组合中，也能够提高模块的安装密度，使装置整体小型轻量化。另外，如果将冷却板构成为使在3电平变换单元和2电平变换单元中使用的模块的安装面相同、或者哪个模块都能够安装，则能够在3电平变换单元和2电平变换单元中使用相同的冷却板。

Claims (17)

1.一种电力变换装置，具备连接到交流端子和直流电源的正极端子之间来构成正侧臂的半导体元件、和连接到上述交流端子和上述直流电源的负极端子之间来构成负侧臂的半导体元件，通过上述半导体元件的导通关断动作，在上述直流电源和交流端子之间进行电力变换，该电力变换装置的特征在于，具备：

第1冷却板，其安装了构成上述正侧臂的半导体元件；安装了构成上述负侧臂的半导体元件的第2冷却板，其配置成与该第1冷却板平行地、安装面以相同的方向重叠；以及将导电性的母线夹着绝缘物重叠而成的层叠母线，其将构成上述正侧臂的半导体元件和上述直流电源之间、构成上述负侧臂的半导体元件和上述直流电源之间、以及构成上述正侧臂的半导体元件和构成上述负侧臂的半导体元件之间进行连接。

2.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

上述直流电源还具备中间端子，

在上述正侧臂中，作为上述半导体元件具备安装在上述第1冷却板上的第1开关元件、第2开关元件以及第1耦合二极管，其中，上述第1开关元件连接到上述直流电源的正极端子上；上述第2开关元件与该第1开关元件串联连接，且连接到上述交流端子上；上述第1耦合二极管连接到上述第1以及第2开关元件的中间连接点和上述中间端子之间，

在上述负侧臂中，作为上述半导体元件具备安装在上述第2冷却板上的第3开关元件、第4开关元件以及第2耦合二极管，其中，上述第3开关元件连接到上述交流端子上；上述第4开关元件与该第3开关元件串联连接，且连接到上述直流电源的负极端子上；上述第2耦合二极管连接到上述第3以及第4开关元件的中间连接点和上述中间端子之间，

通过上述开关元件的导通关断动作，向上述交流端子输出上述直流电源的正极端子、中间端子以及负极端子的3电平的电位。

3.根据权利要求2所述的电力变换装置，其特征在于，

在上述各半导体元件的排列方向上，当从上述第1以及第2冷却板的一端侧导出向上述直流电源的连接时，

将上述第1以及第4开关元件配置在离上述直流电源最远的位置上，或者将上述第1以及第2耦合二极管配置在离上述直流电源最远的位置上。

4.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

在上述正侧臂中，作为上述半导体元件具备安装在上述第1冷却板上的U相正侧开关元件、V相正侧开关元件以及W相正侧开关元件，其中，上述U相正侧开关元件连接到上述直流电源的正极端子和U相交流端子之间；上述V相正侧开关元件连接到上述直流电源的正极端子和V相交流端子之间；上述W相正侧开关元件连接到上述直流电源的正极端子和W相交流端子之间，

在上述负侧臂中，作为上述半导体元件具备安装在上述第2冷却板上的U相负侧开关元件、V相负侧开关元件以及W相负侧开关元件，其中，上述U相负侧开关元件连接到上述直流电源的负极端子和上述U相交流端子之间；上述V相负侧开关元件连接到上述直流电源的负极端子和上述V相交流端子之间；上述W相负侧开关元件连接到上述直流电源的负极端子和上述W相交流端子之间，

通过上述开关元件的导通关断动作，向3相的上述U相、V相、W相交流端子输出上述直流电源的正极端子以及负极端子的2电平的电位。

5.根据权利要求4所述的电力变换装置，其特征在于，

在上述各半导体元件的排列方向上，当从上述第1以及第2冷却板的一端侧导出向上述直流电源的连接时，

将相类别与配置在上述第1冷却板的离上述直流电源最远的位置上的正侧开关元件的相类别相同的负侧开关元件，配置在上述第2冷却板的离上述直流电源最近的位置上，

将相类别与配置在上述第1冷却板的离上述直流电源最近的位置上的正侧开关元件的相类别相同的负侧开关元件，配置在上述第2冷却板的离上述直流电源最远的位置上。

6.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

使安装在上述第1以及第2冷却板上的半导体元件的正极电极和负极电极的配置，在上述第1冷却板和第2冷却板中相互反向。

7.根据权利要求1所述的电力变换装置，其特征在于，

在上述各半导体元件的排列方向上，当从上述第1以及第2冷却板的一端侧导出向上述直流电源的连接时，

上述层叠母线由第1层叠母线、第2层叠母线以及第3层叠母线构成，其中，上述第1层叠母线将安装在上述第1冷却板上的半导体元件的电位导出到位于上述冷却板的上述一端侧上的连接部；上述第2层叠母线将安装在上述第2冷却板上的半导体元件的电位导出到位于上述冷却板的上述一端侧上的连接部；上述第3层叠母线将上述第1层叠母线的连接部、上述第2层叠母线的连接部以及上述直流电源进行连接。

8.根据权利要求7所述的电力变换装置，其特征在于，

上述第1以及第2层叠母线形成为以与上述冷却板的相互平行的面平行的平面形状将上述半导体元件的电位导出到上述连接部的部分、和平面形状的上述连接部的部分在上述第1以及第2层叠母线中相互向相同的方向弯曲为直角的L字状，上述第3层叠母线形成为与上述两个连接部平行的平面形状。

9.一种电力变换装置，其特征在于，

将3电平的权利要求1所述的电力变换装置和2电平的权利要求1所述的电力变换装置配置成使得所有上述冷却板相互平行且使上述半导体元件的安装面方向相同，构成了进行交流-直流-交流变换的变换器。

10.一种装配方法，是权利要求8所述的电力变换装置的装配方法，其特征在于，具备：

第1步骤，将安装在上述第1冷却板上的半导体元件和上述第1层叠母线进行连接；第2步骤，将安装在上述第2冷却板上的半导体元件和上述第2层叠母线进行连接；以及第3步骤，在上述第1以及第2步骤后，将上述第1以及第2层叠母线的连接部和上述第3层叠母线进行连接。

11.一种电力变换装置，

作为构成正侧臂的半导体元件具备：连接到直流电源的正极端子和U相交流端子之间的U相正侧开关元件、连接到上述直流电源的正极端子和V相交流端子之间的V相正侧开关元件、以及连接到上述直流电源的正极端子和W相交流端子之间的W相正侧开关元件，

作为构成负侧臂的半导体元件具备：连接到上述直流电源的负极端子和上述U相交流端子之间的U相负侧开关元件、连接到上述直流电源的负极端子和上述V相交流端子之间的V相负侧开关元件、以及连接到上述直流电源的负极端子和上述W相交流端子之间的W相负侧开关元件，

通过上述开关元件的导通关断动作，向3相的上述U相、V相、W相交流端子输出上述直流电源的正极端子以及负极端子的2电平的电位，

该电力变换装置的特征在于，具备：

第1冷却板，其安装了上述U、V、W3相中的任意1相的正侧及负侧开关元件、以及其它2相中的任意1相的正侧或者负侧开关元件；第2冷却板，其配置成与该第1冷却板平行地、安装面以相同的方向重叠，且安装了上述其它2相中的任意1相的没有安装在上述第1冷却板上的负侧或者正侧开关元件、以及上述其它2相中的另一相的正侧及负侧开关元件；以及将导电性的母线夹着绝缘物重叠而成的层叠母线，其将构成上述正侧臂的开关元件和上述直流电源之间、构成上述负侧臂的开关元件和上述直流电源之间、以及构成上述正侧臂的半导体元件和构成上述负侧臂的半导体元件之间进行连接。

12.根据权利要求11所述的电力变换装置，其特征在于，

在上述各半导体元件的排列方向上，当从上述第1以及第2冷却板的一端侧导出向上述直流电源的连接时，

将上述其它2相中的任意1相的正侧以及负侧开关元件配置在离上述直流电源最近的位置上。

13.根据权利要求11所述的电力变换装置，其特征在于，

使安装在上述第1以及第2冷却板上的半导体元件的正极电极和负极电极的配置，在上述第1冷却板和第2冷却板中相互反向。

14.根据权利要求11所述的电力变换装置，其特征在于，

在上述各半导体元件的排列方向上，当从上述第1以及第2冷却板的一端侧导出向上述直流电源的连接时，

上述层叠母线由第1层叠母线、第2层叠母线以及第3层叠母线构成，其中，上述第1层叠母线将安装在上述第1冷却板上的半导体元件的电位导出到位于上述冷却板的上述一端侧上的连接部；上述第2层叠母线将安装在上述第2冷却板上的半导体元件的电位导出到位于上述冷却板的上述一端侧上的连接部；上述第3层叠母线将上述第1层叠母线的连接部、上述第2层叠母线的连接部以及上述直流电源进行连接。

15.根据权利要求14所述的电力变换装置，其特征在于，

上述第1以及第2层叠母线形成为以与上述冷却板的相互平行的面平行的平面形状将上述半导体元件的电位导出到上述连接部的部分、和平面形状的上述连接部的部分在上述第1以及第2层叠母线中相互向相同的方向弯曲为直角的L字状，上述第3层叠母线形成为与上述两个连接部平行的平面形状。

16.一种电力变换装置，其特征在于，

将3电平的权利要求1所述的电力变换装置和2电平的权利要求11所述的电力变换装置配置成使得所有上述冷却板相互平行且使上述半导体元件的安装面方向相同，构成了进行交流-直流-交流变换的变换器。

17.一种装配方法，是权利要求15所述的电力变换装置的装配方法，其特征在于，具备：

第1步骤，将安装在上述第1冷却板上的半导体元件和上述第1层叠母线进行连接；第2步骤，将安装在上述第2冷却板上的半导体元件和上述第2层叠母线进行连接；以及第3步骤，在上述第1以及第2步骤后，将上述第1以及第2层叠母线的连接部和上述第3层叠母线进行连接。

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